一种旋转床煤催化热解方法及系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种旋转床煤催化热解方法及系统。
【背景技术】
[0002] 据国际地质学家预测，低阶煤是未来可以利用的主要能源之一。低阶煤占全世界 煤炭总储量的一半以上。在未来，如何科学、合理、充分地利用低阶煤资源，将对煤炭行业的 可持续发展具有重要的意义。
[0003] 低阶煤通过热解可以转化为煤气、焦油、半焦等产品，进而实现资源的洁净、综合 利用，因此受到国内外学者的广泛重视。热解技术已经有上百年的研宄历史，目前煤热解工 艺存在反应油品产率低，油品中重质组分含量高等问题。虽然学者对低阶煤热解进行了大 量研宄，但是其大部分研宄内容集中在热解条件对热解过程的影响上。
[0004] 中国发明专利申请CN201410103594. 9公开了一种低阶煤催化解聚增油催化剂， 所述催化剂含有重铬酸钾、铁盐、甲醇、十二烷基苯磺酸钠和水。所述催化剂虽然能提高热 解过程的焦油产率，但该催化剂成分比较复杂，且催化剂价格较贵，另外，催化剂中的甲醇 有毒，与人体接触会造成腐蚀等危害。该催化剂在大规模的工业应用中会造成生产成本较 高，且在储存、制备、工业应用过程中危险性较大。
[0005] 中国发明专利申请CN201410689911. X公开了一种提高低阶煤热解煤焦油产率的 方法，所述方法包括原煤干燥、溶胀处理、热解反应和煤焦油收集等步骤；对低阶煤的热解 工艺进行改进，使得总挥发分产率提高3-7%，煤焦油产率提高3. 4%。该方法虽然能提高 热解过程的焦油产率，但该方法处理量较小，难以进行大规模应用。
[0006] 为提高低阶煤热解过程中的油品产率和质量，本文通过在煤热解中加入催化剂实 现产品的定向转化，改善焦油的品质，提高焦油收率。通过实验研宄，探索出了较为经济的 催化热解方案。为旋转床热解提供产油率高、油质好、且成本低的催化剂及其添加量和配比 等。因此，开发新的低阶煤提质工艺，为低阶煤深加工提供质优价廉的化工原料成为新的研 宄方向。
【发明内容】
[0007] 针对现有技术的不足，本发明提出了一种旋转床煤催化热解方法及系统，所述方 法及系统通过将催化剂型煤强度低和旋转床对入料的强度要求较低的特点巧妙结合，解决 了粉煤加催化剂成型后型煤强度低、热解过程中易粉化的问题，降低型煤热解过程中挥发 物中的粉尘含量，进而降低焦油中的含尘量，提高焦油产率，改善焦油品质。
[0008] 所述催化剂型煤是指在粉煤成型过程中加入催化剂的型煤。
[0009] 本发明提供了一种旋转床煤催化热解方法。所述方法包括：原煤破碎；粉煤干燥； 粉煤、催化剂、粘结剂混料；粉煤加催化剂成型；在旋转床热解炉中热解，产生焦油、半焦和 煤气产品。
[0010] 本发明方法的操作步骤如下：
[0011] (1)原煤预处理：将原煤破碎到2mm以下，在干燥设备上进行粉煤干燥；
[0012] (2)催化剂制备：粉煤成型用催化剂选自红土镍矿和Fe2O3中的一种或多种，将催 化剂粉碎到〈200目占总重量的70%以上；
[0013] 相对于粉煤、催化剂和粘结剂的总重量，催化剂的添加量为3_7wt%，优选为 4-5wt% ；
[0014] (3)粉煤加催化剂成型：将干燥粉煤、催化剂、粘结剂混合，在成型机上压制成型， 得到催化剂型煤；其中，粉煤、催化剂、粘结剂的重量百分比为75-85%、3-7%、10-18% ;
[0015] (4)催化剂型煤干燥：在干燥设备上进行型煤干燥；
[0016] (5)在旋转床热解炉中热解：将所述催化剂型煤在旋转床热解炉的可旋转的炉底 上均匀铺料，随着炉底的转动，进行热解、熄焦、油/气除尘、油/气冷却和油/水分离处理， 得到半焦、焦油和煤气；
[0017] 其中，在步骤（1)中，
[0018] 将粉煤干燥到水分为15%以下；
[0019] 在步骤（2)中，
[0020] 红土镍矿的主要成分包括10-30%的铁、1-10%的镍、0-0. 5%的磷；
[0021] 可以用含Fe2O3矿物（Fe A的含量大于10% )代替红土镍矿；
[0022] 在步骤⑶中，
[0023] 优选粉煤、催化剂、粘结剂的重量百分比为78-83 %、4-5 %、13-17 %，进一步优选 为 81%、4%、15% ;
[0024] 粘结剂可为腐殖酸钠粘结剂；例如，可以使用腐殖酸褐煤、碱、水来制备粘结剂；
[0025] 成型压力M5MPa ;
[0026] 在步骤⑷中，
[0027] 将型煤的水分干燥到15%以下；
[0028] 催化剂型煤干燥温度为100_150°C ;
[0029] 在步骤（5)中，
[0030] 热解温度范围为450-650 °C，优选470-570 °C ;
[0031] 旋转床热解要求型煤的冷压强度>120牛/个，抗碎强度>50%。
[0032] 所述旋转床热解炉，是实现煤热解的主体设备，它包括具有可旋转炉底的旋转床 炉体，燃气辐射管燃烧器，以及铺料、出料等辅助机构。旋转床炉体为煤热解提供反应的空 间和环境。燃气辐射管燃烧器以热辐射的方式提供热解所需热量。
[0033] 所述旋转床热解炉可以是蓄热式旋转床热解炉，所述燃气辐射管燃烧器可以为蓄 热式燃气辐射管燃烧器，通过蓄热式燃烧器对燃气（空气）进行预热，并在辐射管中高效燃 烧，以热辐射的方式提供热解所需热量。蓄热式燃气辐射管燃烧器的热效率达到85%以上， 更重要的是可以稳定燃烧低热值的燃气。
[0034] 对于这种旋转床热解方式，催化剂型煤在热解过程中不采用任何热载体，炉墙、炉 顶不动，催化剂型煤在料床上不运动、不翻滚、不搅动，随床底作整体平面圆周运动。
[0035] 本发明还提供了一种旋转床煤催化热解系统。所述旋转床煤催化热解系统包括： 原煤仓，原煤破碎单元，粉煤干燥单元，粘结剂制备单元，催化剂制备单元，混料单元，粉煤 加催化剂成型单元，型煤干燥单元，旋转床热解炉热解单元；其中，原煤破碎单元的入料口 与原煤仓的出料口相连，原煤破碎单元的出料口与粉煤干燥单元的入料口相连，粉煤干燥 单元的出料口、粘结剂制备单元的出料口、催化剂制备单元出料口均与混料单元的入料口 相连，混料单元的出料口与粉煤加催化剂成型单元的入料口相连，粉煤加催化剂成型单元 的出料口与型煤干燥单元的入料口相连，型煤干燥单元的出料口与旋转床热解炉热解单元 相连。
[0036] 所述粘结剂制备单元为设置有搅拌器和加热器的反应装置；所述催化剂制备单元 包括破碎装置和筛分装置。
[0037] 有益效果
[0038] 本发明与现有技术相比，具有以下优点及突出性的技术效果：
[0039] 本发明采用旋转床煤催化热解的方法及系统，巧妙结合了催化剂型煤强度低和旋 转床对型煤的强度要求较低的特点，催化剂型煤在旋转床内热解可以降低型煤的粉化率和 热解后焦油中的尘含量。
[0040] 本发明采用旋转床煤催化热解的方法及系统，通过在旋转床热解过程中加入热解 催化剂提高型煤热解过程中的转化率和热解产品的质量，改善焦油品质。
[0041 ] 本发明采用旋转床煤催化热解的方法及系统，借助旋转床对型煤的强度要求较 低，可以适当降低型煤的成型压力，降低成型能耗，延长成型设备使用寿命。
【附图说明】
[0042] 图1为旋转床煤催化热解方法的工艺流程图。
[0043] 图2为旋转床煤催化热解系统的示意图。
【具体实施方式】
[0044]图1为旋转床煤催化热解方法的工艺流程图。根据本发明的旋转床煤催化热解方 法包括：
[0045] (1)原煤预处理：将低阶原煤破碎到2mm以下，并将粉煤干燥到水分为15%以下；
[0046] (2)催化剂制备：粉煤成型用催化剂选自红土镍矿和Fe2O3中的一种或多种，将催 化剂粉碎到〈200目占70%以上；
[0047] 相对于粉煤、催化剂和粘结剂的总重量，催化剂的添加量为3_7wt%，优选为 4-5wt% ；
[0048] 红土镍矿的主要成分包括10-30%的铁、1-10%的镍，0-0. 5%的磷；
[0049] 可以用含Fe2O3矿物代替红土镍矿，含Fe 203矿物中的Fe 203的含量大于10% ; [0050] (3)粉煤加催化剂成型：将干燥粉煤、催化剂、粘结剂按一定比例混料，在成型机 上设定成型压力，压制成型，得到催化剂型煤；
[0051] 粉煤、催化剂、粘结剂的重量百分比为75-85 %、3-7 %、10-18 %，优选为78-83 %、 4-5%、13-17% ;进一步优选为 81%、4%、15% ;
[0052] 成型压力M5MPa ;
[0053] (4)催化剂型煤干燥：在干燥设备上进行型煤干燥，干燥温度100-150 °C，干燥型 煤的水分在15%以下；
[0054] (5)在旋转床热解炉中热解：将所述催化剂型煤在旋转床热解炉的可旋转的炉底 上均匀铺料，随着炉底的转动，进行热解、熄焦、油/气除尘、油/气冷却和油/水分离处理， 得到半焦、焦油和煤气；热解温度范围为450-650°C，优选470-570°C ;旋转床热解要求型煤 的冷压强度>120牛/个，抗碎强度>50%。
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